汽车外饰塑料件的耐腐蚀失效分析

万锋

摘 要：伴随着车辆数目的迅速增长，石油能源需求日益增加，节能减排更是成为了当前社会的大事，而要降低车辆的油耗势必需要对车身的重量进行减轻，因此汽车轻量化便呼之欲出，导致了汽车车身的塑料制品呈现出持续增长的态势。据不完全统计，世界上运用于汽车制造业每年的聚丙烯消耗量已经超过了45万吨，在西方国家里面有超过了95%的汽车以聚丙烯作为前后保险杠的原材料进行制造。塑料制成的这些零部件能够很好地满足车身轻便、美观以及车身体验的舒适度等要求，当然，他们同样需要经受汽车的性能试验，且必须试验过关。本文对车辆的塑料外饰饰件进行了化学腐蚀以及温度影响两个角度的探讨。

关键词：汽车外饰;塑料件;化学腐蚀;温度

1 镀层性能化学腐蚀

1.1 进行镀层化学腐蚀研究的原因

镀层的性能是否良好直接影响着汽车塑料外饰的品质和性能。外饰分布的区域都是属于长期暴露的区域，其是否具有良好的耐腐蚀性的使用的持久性很大程度上取决于涂层性能。因此，我们需要对一些汽车塑料外饰进行研究，找出为什么会降低耐腐蚀性的原因，为汽车外饰的耐腐蚀性能力提升和镀层的电镀工艺提供强有力的理论支撑。

1.2 试验

1.2.1 工艺流程

目前所采用的车辆塑料外饰部件电镀工艺具体步骤如下：

①热浸除油，②铬酸粗化，③铬酸还原，④钯活化，⑤解胶，⑥化学镀镍，⑦预镀镍，⑧光亮镀铜，⑩半光亮镍，光亮镍，镍封，六价铬。

工艺步骤中一些要求：①进行半光亮镍电镀的工艺要求需要控制在55摄氏度，电镀时长控制在25分钟，电流密度工艺要求为3A/d2;②进行光亮镍电镀的工艺要求需要控制在55摄氏度，电镀时长控制在20分钟，电流密度工艺要求为4A/d2;③进行镍封的工艺要求需要控制在55摄氏度，电镀时长控制在4分钟，电流密度工艺要求为3A/d2;④进行六价铬的工艺要求需要控制在40摄氏度，电镀时长控制在3分钟，电流密度工艺要求为10A/d2。

1.2.2 测试方法

以ASTMB368-09作为标准依据，对汽车塑料外饰样品开展盐雾试验。盐水的构成成分：氯化钠50，氧化铜0.26克/升，冰醋酸1.5毫升/升，控制酸碱度pH值为3.2。使用80立方厘米的收集器进行收集采样，取样速度控制在1～2毫升/小时;同时保证试验箱为恒温状态，恒温温度控制在49摄氏度。保持被试样品与垂直方向的夹角为25°，试验时间持续48小时，待试验结束后取样并进行评级。

对样品进行切片放置于显微镜下进行观察，记录镀层表面详细的腐蚀情况，同时运用相关技术对切片的各个镀层进行精确测量，并根据ASTMB456-11的标准要求对镀层的活性进行测量。

1.3 试验结果

1.3.1 腐蚀情况

在48小时的盐腐蚀试验后进行样品的切面分析，分析结果如图1所示。根据图1可以很直观的看到从六价铬开始出现腐蚀点，并穿透镍封进入了光亮镍层，而腐蚀点并没有在半光亮镍层出现。根据这个结果初步判断：镍封没有起到保护作用。镍封没有起到保护作用原因可能因为镍封镀层偏薄，镍封和光亮镍之间的电位差不够或者镍封微孔数不够。

正常的腐蚀图如图2所示。根据图2可很直观地发现：腐蚀点集中与光亮镍层之上，然而镍封和六价铬的镀层均保持的相对完好，以肉眼根本观察不出来有腐蚀现象。

1.3.2 镀层之间电位差

表1将饰件镀层之间的电位差进行了陈列。由表1可看出：饰件镀层的厚度和镀层之间的电位差符合要求要求。

1.3.3 镀层活性点

镍封是利用不导电的微粒分散腐蚀电流，防止腐蚀点的深入腐蚀，降低被腐蚀的情况，我们将腐蚀点称之为活性点。通常来说，活性点越多，腐蚀点的深度和腐蚀点的范围会更小，对于盐雾试验的结果将会更为理想。通过描绘此次被测试件镀层的活性点显微图可知，被测饰件的数量严重偏低，不足3000个每平方厘米，没有达到通用公司的企业标准5000个每平方厘米的标准，是导致镀层耐腐蚀性差的主要因素。

2 温度对外饰塑料件的影响

除了镀层对腐蚀性有影响以外，温度对于车辆外饰的腐蚀性和持久性也存在着很大的影响。全球范围内各个地区温度差异非常明显，某些环境恶劣的区域昼夜温差非常大，一旦塑料外饰失效，将极大地影响车辆性能，所以塑料外饰的耐温性尤为重要。

2.1 温度影响塑料饰件的原理

温度对材料性能的影响主要体现在温度对材料的化学反应速率的影响。当材料暴露在阳光下时，就会出现温度对阳光的辐射作用，而且化学反应酶的活性随着温度升高变得更加活跃从而加快化学反应的速率。研究显示，每升高10℃温度，材料的化学反应速率就增加一倍。

同时温度对于塑料的物理或化学变化地影响会进一步引起塑料饰件的变形和软化，由于分子结构的改变其强度將会出现明显下降。塑料膨胀系数通常要大于金属的三到十倍，相较于金属而言，塑料饰品的稳定性更加的容易受到温度影响，在经受温度差异的急剧变化后其尺寸、形状均发生变化，甚至于出现断裂的异常现象。

2.2 验证方法

汽车塑料饰件通常可以分为两种：一种是长期暴露型，直接与外部环境接触，受到阳光的直射，温度差异变化影响较大，保险杠、格栅等饰件都属于此类;另一种不会直接暴露于外部环境中，温度变化不是很大，特别是手太阳光直射的影响几乎没有。我们需要根据车辆运行的环境以及车辆塑料饰件的安装部位，受温度、阳光暴晒的程度，合理的进行分区分试验条。对耐热性、耐寒性、热循环、老化等四种试验进行测试分析与比较可知，作为必不可少的设备，温度箱是主要用于维持高低温状态的设备。可以进行老化和温度关系的试验，其目的是通过提高温度或辐射的进行性能部分的测试，现在通常采用氙弧灯光辐照，氙光的光线频谱能够营造出阳光直射玻璃上传播的效果，过滤后的光氙灯光谱与自然光非常地接近，由于其操作非常简单已经被广泛地运用于模拟实验。而碳弧灯在经历了早期实验使用过后，呈现出操作难度大且与太阳光光谱的偏差较大、能量分布不均匀等缺点，已经几乎不再使用。

综上所述，并以现有的各项试验标准作为依据，对以上4种试验进行对比分析。由我国耐高温和耐低温试验相关要求的国家标准可知，当高温在九十到一百摄氏度区间的时候以及低温零下四十摄氏度左右，塑料将会出现不同程度的软化和变脆，当试验过程中高温和低温环境下能够保持塑料饰件的各项功能完好，那么这便是合格的，能够广泛运用的材质。这些试验数据都是经过了长期的，大范围的试验得出的，很好地符合了我国地域辽阔以及各区域差过大的客观条件。

通过高低温的循环试验，当然这个也是一种相对苛刻的试验，要求被试验的材料需要具有很强的综合稳定性，能够很好地校验塑料饰件在经受循环的温差变化后能否仍然具有正常使用的性能，是检验产品质量和性能的良好的方法。

3 结论

汽车的外部塑料装饰基本上位于高暴露区域，必须要有良好性能的涂层，以满足耐腐蚀和耐久性的要求。镀层性能的好坏是评价汽车外饰塑料件性能的重要指标。塑料饰件材料的耐温性也是其重要特性，它的高低温特性直接影响塑料外饰的各项性能指标。文中比较了各种标准和条件下的试验，我们可以根据不同的工况要求进行参考。同时，我们应该继续加强对汽车塑料饰件耐腐蚀性能和温度性能的研究，掌握更全、更有效的数据。

参考文献：

[1]覃毅.汽车外饰塑料件的耐腐蚀失效分析[J].电镀与环保，2019，（1）.

[2]田永.汽车外饰塑料零部件的耐温性试验评述[J].工艺材料，2009，（7）.

[3]李鹏，李康，胡治文.浅谈汽车外饰塑料件涂料施工工艺和性能标准[J].现代涂料与涂装.2010（01）.